[发明专利]偏振态可调空心光束的产生装置和方法

权利要求书

1.一种偏振态可调空心光束的产生装置，特征在于该装置包括激光光源(1)，沿该激光光源(1)的激光输出方向，依次是起偏器(2)、四分之一波片(3)、显微物镜(4)、光纤(5)、准直透镜(6)和多维调整架(12)，所述的显微物镜(4)固定在所述的多维调整架(12)的夹具(10)，所述的光纤(5)的输入端头(8)固定在所述的多维调整架(12)的光纤支架(11)上且该输入端(8)的端面位于所述的显微物镜(4)的后焦点上，所述的光纤(5)的输出端头(9)的端面位于所述的准直透镜(6)的前焦点，所述的光纤(5)是芯径较细，仅能支持入射激光波长的低阶模式的少模光纤，所述的多维调整架(12)还有第一旋钮(13)、第二旋钮(14)和第三旋钮(15)分别通过夹具(10)对所述的显微物镜(4)的水平和俯仰角度进行调整，以实现聚焦后的光束对光纤的离轴入射。

2.根据权利要求1所述的偏振态可调空心光束的产生装置，其特征在于所述的光纤(5)是仅能支持入射激光波长的两个低阶模式LP01模与LP02模的少模光纤。

3.根据权利要求1所述的偏振态可调空心光束的产生装置，其特征在于，在所述的准直透镜(6)的输出光路上还设置有偏振分析器(16)和CCD探测器(7)，所述的CCD探测器(7)的成像面位于所述的准直透镜(6)的焦平面上。

4.利用权利要求1所述的偏振态可调空心光束的产生装置产生空心光束的方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

①在所述的准直透镜(6)的输出光路上依次设置偏振分析器(16)和CCD探测器(7)，使所述的CCD探测器(7)的成像面位于所述的准直透镜(6)的焦平面上；

②调整所述的多维调整架(12)的第一旋钮(13)、第二旋钮(14)和第三旋钮(15)，通过夹具(10)对所述的显微物镜(4)的水平和俯仰角度进行调整，以实现聚焦后的光束对光纤的离轴入射，从而抑制所述的光纤(5)中LP01模的激发，实现空心光束的输出；

③旋转所述的四分之一波片(3)的旋转角度以实现选择性的激发径向偏振、方位偏振和中间态偏振的空心光束：

旋转所述的四分之一波片(3)使该波片的光轴与所述的起偏器(2)的偏振方向平行，调节所述的多维调整架(12)上的第三旋钮(15)使所述的CCD探测器(7)能观察到清晰的空心光束，此时微调第二旋钮(14)并旋转所述的偏振分析器(16)，通过所述的CCD探测器(7)观察检偏后的光斑样式，当输出光束中的暗线一直与所述的偏振分析器(16)的偏振方向垂直，此时输出的光束即为径向偏振光；

旋转所述四分之一波片(3)使该波片的光轴与所述的起偏器(2)的偏振方向的夹角为方位偏振角θ₀时，调节所述的多维调整架(12)上的第三旋钮(15)使所述的CCD探测器(7)能观察到清晰的空心光束，此时微调第二旋钮(14)并旋转所述的偏振分析器(16)，通过CCD探测器(7)观察检偏后的光斑样式，当输出光束中的暗线一直与所述的偏振分析器(16)的偏振方向平行，此时输出的光束即为方位偏振光；

旋转所述四分之一波片(3)使该波片的光轴与所述的起偏器(2)的偏振方向的夹角为0°～θ₀之间任一角度时，调节所述的多维调整架(12)上的第三旋钮(15)使所述的CCD探测器(7)能观察到清晰的空心光束，此时微调第二旋钮(14)并旋转所述的偏振分析器(16)，通过CCD探测器(7)观察检偏后的光斑样式，当输出光束中的暗线一直与所述的偏振分析器(16)的偏振方向呈某一夹角，此时输出的光束即为中间态偏振光束。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的方位偏振角θ₀因不同的光纤有所变化，θ₀～5°。